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2.粉末的物理功能 ⑴粒度及粒度散布 粉猜中能分

发布:admin05-14分类: 船舶

  用粉末冶金的方法由金属钍粉制取致密钍金属的过程。包括钍粉成形及烧结两道作业。产品金属钍块纯度一般为99.7%,布氏硬度为65,可加工成电极,作为熔铸原料。 钍粉的可压性取决于制取方法及其纯度,用金属热还原法制得的钍粉,其可压性比熔盐电解法(见金属钍生产)制取的差,这是因为前者含有较多的氧气和ThO2等杂质。坯料中的氧会使其可压性、强度及烧结件的机械性能变差。ThO2大多集中在氧化膜内,氧化膜的厚度越大,粉末的可压性越差。钍粉的颗粒大小、形状、结构及体积特性也是影响粉末可塑性的重要因素。 钍粉或钍屑大多在钢制压模中成形。压模主要由阴模、压头、底座三部分组成。大多采用液动油压机成形。成形的方法可分为冷压法和热压法。热压法要选择适当的压模材料,并需在保护气体下进行。钍粉末所受的冷态等压力与成形坯块的密度有关,等压力为120MPa、228~304MPa、608~684MPa时,坯块密度相应为7700、9500和11000kg/m3。 压制坯料在设有铜制加热器的线的冷压坯块的烧结温度为1373~1473K,密度在1000kg/m3以下的冷压坯块的烧结温度为1573~1623K。烧结钍块的密度比坯块密度略高些,机械加工性能也有提高。

  粉末冶金是一项很有发展的新技术、新工艺,已广泛应用在农机、汽车、机床、冶金、化工、轻工、地质勘探、交通运输等各方面。粉末冶金材料有工具材料及机械零件和结构材料。工具材料大致有粉末高速钢、硬质合金、超硬材料、陶瓷工具材料及复合材料等。机械零件和结构材料有粉末减摩材料,包括多孔减摩材料和致密减摩材料;粉末冶金铁基零件及粉末冶金非铁金属零件等。 1.硬质合金 硬质合金由硬质基体(质量分数为70%~97%)和粘结金属两部分组成。硬质基体是难熔金属的碳化物,如碳化钨及碳化钛等;粘结金属为铁族金属及合金,以钴为主。 ⑴硬质合金的种类和牌号 硬质合金为一种优良的工具材料,主要用作切削刀具、金属成形工具、矿山工具、表面耐磨材料及高刚性结构部件。类型有含钨硬质合金,钢结硬质合金,涂层硬质合金,细晶粒硬质合金等。钢结硬质合金是一种新型的工模具材料,性能介于高速工具钢和硬质合金之间,是以一种或几种碳化物(如WC、TiC)为硬化相,以碳钢或合金钢(如高速工具钢、铬钼钢等)粉末为粘结剂,经配料、压制、烧结而制成的粉末冶金材料。退火处理后,可进行切削加工;淬火、回火处理后,有相当于硬质合金的高硬度和耐磨性,一定的耐热、耐蚀和抗氧化性。适于制造麻花钻、铣刀等形状复杂的刀具、模具和耐磨件。 含钨硬质合金按其成分和性能特点分为钨钴类(WC-Co系)、钨钛钴类(WC-TiC-Co系)、钨钛钽(铌)类[WC-TiC-TaC(NbC)-Co系、WC–TaC(NbC)-Co系]。钨钴类硬质合金的主要化学成分是碳化钨(WC)及钴。牌号为“YG+数字”(YG为“硬钴”汉语拼音字首),数字表示钴平均质量分数。如YG6表示钴平均质量分数为6%,余量为碳化钨的钨钴类硬质合金。该类合金的抗弯强度高,能承受较大的冲击,磨削加工性较好,但热硬性较低(800~900℃),耐磨性较差,主要用于加工铸铁和非铁金属的刃具。 钨钛钴类硬质合金的主要化学成分是碳化钨、碳化钛(TiC)及钴。牌号为“YT+数字”(YT为“硬钛”汉语拼音字首),数字表示碳化钛平均质量分数。如YT15表示TiC为15%,其余为WC和Co的硬质合金。该类硬质合金的热硬性高(900~1100℃),耐磨性好,但抗弯强度较低,不能承受较大的冲击,磨削加工性较差,主要用于加工钢材。 钨钛钽(铌)类硬质合金又称为通用硬质合金或万能硬质合金。它是由碳化钨、碳化钛、碳化钽(TaC)或碳化铌(NbC)和钴组成。牌号为“YW+顺序号”(YW表示“硬万”汉语拼音字首),如YW1表示万能硬质合金。该类硬质合金是在上述硬质合金中添加TaC或NbC,它的热硬性高(1000℃),其它性能介于钨钴类与钨钛钴类之间,它既能加工钢材,又能加工非铁金属。 ⑵硬质合金的性能及应用 1)性能 硬质合金的硬度高,室温下达到86~93HRA,耐磨性好,切削速度比高速工具钢高4~7倍,刀具寿命高5~80倍,可切削50HRC左右的硬质材料;抗弯强度高,达6000MPa,但抗弯强度较低,约为高速工具钢的1/3~1/2,韧性差,约为淬火钢的30%~50%;耐蚀性和抗氧化性良好;线膨胀系数小,但导热性差。 2)应用 硬质合金主要用于制造高速切削或加工高硬度材料的切削刀具,如车刀、铣刀等;也用作模具材料(如冷拉模、冷冲模、冷挤模等)及量具和耐磨材料。根据GB2075—87规定,切削加工用硬质合金按切削排出形式和加工对象范围不同,分为P、M、K三个类别,同时又依据加工材质和加工条件不同,按用途进行分组,在类别后面加一组数字组成代号。如P01、P10、P20……,每一类别中,数字越大,韧性越好,耐磨性越低。 2.粉末高速钢 高速钢的合金元素含量高,采用熔铸工艺时会产生严重的偏析使力学性能降低。金属的损耗也大,高达钢锭重量的30%~50%。粉末高速钢可减少或消除偏析,获得均匀分布的细小碳化物,具有较大的抗弯强度和冲击强度;韧性提高50%,磨削性也大大提高;热处理时畸变量约为熔炼高速钢的十分之一,工具寿命提高1~2倍。 采用粉末冶金方法还可进一步提高合金元素的含量以生产某些特殊成分的钢。如成份为9W-6Mo-7Cr-8V-8Co-2.6C的A32高速钢,切削性能是熔炼高速钢的1~4倍。 常用高速钢牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2,含有0.7%~0.9%C,及10%的钨、铬、钼、钒等合金元素。其中碳保证高速钢具有高硬度和高耐磨性,钨和钼提高钢的热硬性,铬提高钢的淬透性,而钒则提高钢的耐磨性。 3.铁和铁合金的粉末冶金 在粉末冶金生产中,铁粉的用量比其金属粉末大得多。铁粉的60%~70%用于制造粉末冶金零件。主要类型有铁基材料、铁镍合金、铁铜合金及铁合金和钢。粉末冶金铁基结构零件具有精度较高,表面粗糙值小,不需或只需少量切削加工,节省材料,生产率高,制品多孔,可浸润滑油,减摩、减振、消声等特点。广泛用于制造机械零件,如机床上的调整垫圈、调整环、端盖、滑块、底座、偏心轮,汽车中的油泵齿轮、活塞环,拖拉机上的传动齿轮、活塞环,以及接头、隔套、油泵转子、挡套、滚子等。 粉末冶金铁基结构材料的牌号用“粉”、“铁”、“构”三字的汉语拼音字首“FTG”,加化合碳含量的万分数、主加合金元素的符号及其含量的百分数、辅加合金元素的符号及其含量的百分数和抗拉强度组成。如FTG60-20,表示化合碳量0.4%~0.7%,抗拉强度200MPa的粉末冶金铁基结构材料;FTG60Cu3Mo-40,表示化合碳量0.4%~0.7%,合金元素含量Cu2%~4%、Mo0.5%~1.0%,抗拉强度400MPa的粉末冶金铁基结构材料。

  1粉末制备 金属粉末的制备办法分为两大类:机械法和物理化学法。还有新研发的机械合金化法,齐法、蒸腾法、超声损坏法等超微粉末制作技能。制备办法决议着粉末的颗粒巨细、形状、松装密度、化学成分、限制性、烧结性等。 2粉末的预处理 粉末的预处理包含粉末退火、分级、混合、制粒、加光滑剂等。 (1).退火 粉末的预先退火能够使氧化物复原,下降碳和其它杂质的含量,进步粉末的纯度;一同,还能消除粉末的加工硬化、安稳粉末的晶体结构。退火温度依据金属粉末的品种而不同,一般为金属熔点的0.5~0.6K。一般,电解铜粉的退火温度约为300,电解铁粉或电解镍粉的约为700℃,不能超越900℃。退火一般用复原性气氛,有时也用线).分级 将粉末按粒度巨细分红若干级的进程。分级使配料时易于操控粉末的粒度和粒度散布,以习惯成形工艺要求,常用标准筛网筛分进行分级。 (3).混合 指将两种或两种以上不同成分的粉末均匀化的进程。混合根本上有两种办法:机械法和化学法,广泛使用的是机械法,将粉末或混合料机械的掺和均匀而不发作化学反应。机械法混料又可分为干混和湿混,铁基等制品出产中广泛选用干混;制备硬质合金混合料则常运用湿混。湿混时常用的液体介质为酒精、汽油、、水等。化学法混料是将金属或化合物粉末与增加金属的盐溶液均匀混合;或者是各组元悉数以某种盐的溶液办法混合,然后经堆积、枯燥和复原等处理而得到均匀散布的混合物。 常需参加的增加剂,用于进步压坯强度或防止粉末成分偏析的增塑剂(汽油、橡胶溶液、白腊等),用于削减颗粒间及压坯与模壁间冲突的光滑剂(硬质酸锌、二硫化钼等)。 (4).制粒 将小颗粒的粉末制成大颗粒或团粒的工序,常用来改进粉末的流动性。常用的制粒设备有振动筛、滚筒制粒机、圆盘制粒机等。 3成形 成形是将粉末转变成具有所需形状的凝集体的进程。常用的成形办法有模压、轧制、揉捏、等静压、松装烧结成形、粉浆浇注和爆破成形等。 (1).模压 即粉末料在压模内限制。室温限制时一般需求约1吨/厘米2以上的压力,限制压力过大时,影响加压东西;并且有时坯体发作层状裂纹、伤痕和缺点等。限制压力的最大极限为12—15吨/厘米2。超越极限强度后,粉末颗粒发作损坏性损坏。 常用的模压办法有单向限制、双向限制、起浮模限制等。   ⑴单向限制 即固定阴模中的粉末在一个运动模冲和一个固定模冲之间进行限制的办法,单向限制模具简略,操作便利,出产功率高,但限制时受冲突力的影响,制品密度不均匀,适合限制高度或厚度较小的制品。   ⑵双向限制 阴模中粉末在相向运动的模冲之间进行限制的办法,双向限制比较适合高度或厚度较大的制品。双向限制压坯的密度较单向限制均匀,但双向一同加压时,压坯厚度的中间部分密度较低。   ⑶起浮限制 起浮阴模中的粉末在一个运动模冲和一个固定模冲之间进行限制,阴模由绷簧支承,处于起浮情况,开端加压时,因为粉末与阴模壁间冲突力小于绷簧支承力,只要上模冲向下移动;跟着压力增大,当二者的冲突力大于绷簧支承力时,阴模与上模冲一同下行,与下模冲间发生相对移动,使单向限制转变为压坯的双向受压,并且压坯双向不一同受压,这样压坯的密度更均匀。 4烧结 (1).烧结的办法 不同的产品、不同的功用烧结办法不一样。   ⑴按质料组成不同分类。能够将烧结分为单元系烧结、多元系固相烧结及多元系液相烧结。单元系烧结是纯金属(如难熔金属和纯铁软磁材料)或化合物(Al2O3、B4C、BeO、MoSi2等)熔点以下的温度进行固相烧结。多元系固相烧结是由两种或两种以上的组元构成的烧结体系,在其中低熔成分的熔点温度以下进行的固相烧结。粉末烧结合金多归于这一类。如Cu-Ni、Fe-Ni、Cu-Au、W-Mo、Ag-Au、Fe-Cu、W-Ni、Fe-C、Cu-C、Cu-W、Ag-W等。多元系液相烧结以超越体系中低熔成分熔点的温度进行的烧结。如W-Cu-Ni、W-Cu、WC-Co、TiC-Ni、Fe-Cu(Cu10%、Fe-Ni-Al、Cu-Pb、Cu-Sn、Fe-Cu(Cu   ⑵按进料办法不同分类。分为为接连烧结和间歇烧结。 接连烧结 烧结炉具有脱蜡、预烧、烧结、制冷各功用区段,烧结时烧结材料接连地或平稳、分段地完结各阶段的烧结。接连烧结出产功率高,适用于大批量出产。常用的进料办法有推杆式、辊道式和网带传送式等。 间歇烧结 零件置于炉内静止不动,经过控温设备,对烧结炉进行需求的预热、加热及冷却循环操作,完结烧结材料的烧结进程。间歇烧结可依据炉内烧结材料的功用断定适宜的烧结准则,但出产功率低,适用于单件、小批量出产,常用的烧结炉有钟罩式炉、箱式炉等。 除上述分类办法外。按烧结温度下是否有液相分为固相烧结和液相烧结;按烧结温度分为中温烧结和高温烧结(1100~1700℃),按烧结气氛的不同分为空气烧结,维护烧结(如钼丝炉、不锈钢管和炉等)和真空烧结。别的还有超高压烧结、活化热压烧结等新的烧结技能。 (2).影响粉末制品烧结质量的要素 影响烧结体功用的要素许多,主要是粉末体的性状、成形条件和烧结的条件。烧结条件的要素包含加热速度、烧结温度和时刻、冷却速度、烧结气氛及烧结加压情况等。   ⑴烧结温度和时刻 烧结温度的凹凸和时刻的长短影响到烧结体的孔隙率、细密度、强度和硬度等。烧结温度过高和时刻过长,将下降产品功用,乃至呈现制品过烧缺点;烧结温度过低或时刻过短,制品会因欠烧而引起功用下降。   ⑵烧结气氛 粉末冶金常用的烧结气氛有复原气氛、真空、氛等。烧结气氛也直接影响到烧结体的功用。在复原气氛下烧结防止压坯烧损并可使表面氧化物复原。如铁基、铜基制品常选用发作炉煤气或分化,硬质合金、不锈钢常选用纯氢。活性金属或难熔金属(如铍、钛、锆、钽)、含TiC的硬质合金及不锈钢等可选用真空烧结。真空烧结能防止气氛中的有害成分(H2O、O2、H2)等的晦气影响,还可下降烧结温度(一般可下降100~150℃)。 5后处理 指压坯烧结后的进一步处理,依据产品具体要求决议是否需求后处理。常用的后处理办法有复压、浸渍、热处理、表面处理和切削加工等。 (1).复压 为进步烧结体物理和力学功用而进行的施加压力处理,包含精整和整形等。精整是为到达所需尺度而进行的复压,经过精整模对烧结体施压以进步精度。整形是为到达特定的表面形状而进行的复压,经过整形模对制品施压以校对变形且下降表面粗糙度值。复压适用于要求较高且塑性较好的制品,如铁基、铜基制品。 (2).浸渍 用非金属物质(如油、白腊和树脂等)填充烧结体孔隙的办法。常用的浸渍办法有浸油、浸塑料、浸熔融金属等。浸油即在烧结体内浸入光滑油,改进其自光滑功用并防锈,常用于铁、铜基含油轴承。浸塑料是选用聚四氟乙烯涣散液,经固化后,完成无油光滑,常用于金属塑料减摩零件。浸熔融金属可进步强度及耐磨性,铁基材料常选用浸铜或铅。 (3).热处理 对烧结体加热到必定温度,再经过操控冷却办法等处理,以改进制品功用的办法。常用的热处理办法有淬火、化学热处理、热机械处理等,工艺办法一般与细密材料类似。关于不受冲击而要求耐磨的铁基制件可选用全体淬火,因为孔隙的存在能削减内应力,一般能够不回火。而要求外硬内韧的铁基制件可选用淬火或渗碳淬火。热锻是取得细密制件常用的办法,热铸造的制品晶粒细微,且强度和耐性高。 (4).表面处理 常用的表面处理办法有蒸汽处理、电镀、浸锌等。蒸汽处理是工件在500~560℃的热蒸汽中加热并坚持必定时刻,使其表面及孔隙构成一层细密氧化膜的表面工艺,用于要求防锈、耐磨或防高压浸透的铁基制件。电镀使用电化学原理在制品表面堆积出结实覆层,其工艺办法同细密材料。电镀用于要求防锈、耐磨及装修的制件。 此外,还可经过锻压、焊接、切削加工、特种加工等办法进一步改动烧结体的形状或进步精度,以满意零件的终究要求。电火花加工、电子束加工、激光加工等特种加工办法以及离子氮化、离子注入、气相堆积、热喷涂等表面工程技能已用于粉末冶金制品的后处理,进一步进步了出产功率和制品质量。

  粉末的化学成分及功能 尺度小于1mm的离散颗粒的集合体一般称为粉末,其计量单位一般是以微米(μm)或纳米(nm)。 1.粉末的化学成分 常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末,要求其杂质和气体含量不超越1%~2%,否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理功能 ⑴粒度及粒度散布 粉猜中能分隔并独立存在的最小实体为单颗粒。实践的粉末往往是团聚了的颗粒,即二次颗粒。图7.1.1描绘了由若干一次颗粒集合成二次颗粒的景象。实践的粉末颗粒体中不同尺度所占的百分比即为粒度散布。 ⑵颗粒形状 即粉末颗粒的外观几许形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等,可以经过显微镜的调查断定。 ⑶比表面积 即单位质量粉末的总表面积,可经过实践测定。比表面积巨细影响着粉末的表面能、表面吸附及凝集等表面特性。 3.粉末的工艺功能 粉末的工艺功能包含活动性、填充特性、紧缩性及成形性等。 ⑴填充特性 指在没有外界条件下,粉末自在堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表明。粉末的填充特性与颗粒的巨细、形状及表面性质有关。 ⑵活动性 指粉末的活动才能,常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时刻表明。活动性受颗粒粘附效果的影响。 ⑶紧缩性 表明粉末在约束进程中被压紧的才能,用规则的单位压力下所到达的压坯密度表明,在标准模具中,规则的光滑条件下测定。影响粉末紧缩性的要素有颗粒的塑性或显微硬度,塑性金属粉末比硬、脆材料的紧缩性好;颗粒的形状和结构也影响粉末的紧缩性。 ⑷成形性指粉末约束后,压坯坚持既定形状的才能,用粉末可以成形的最小单位约束压力表明,或用压坯的强度来衡量。成形性受颗粒形状和结构的影响。 粉末冶金的机理 1.约束的机理 约束就是在外力效果下,将模具或其它容器中的粉末严密压实成预订形状和尺度压坯的工艺进程。钢模冷压成形进程如图7.1.2所示。粉末装入阴模,经过上下模冲对其施压。在紧缩进程中,跟着粉末的移动和变形,较大的空地被填充,颗粒表面的氧化膜破碎,颗粒直接触面积增大,使原子间发作吸引力且颗粒间的机械楔合效果增强,然后构成具有必定密度和强度的压坯。 2.等静约束 压力直接效果在粉末体或弹性模套上,使粉末体在同一时刻内各个方向上均衡受压而取得密度散布均匀和强度较高的压坯的进程。按其特性分为冷等静约束和热等静约束两大类。 ⑴冷等静约束 即在室温劣等静约束,液体为压力传递前言。将粉末体装入弹性模具内,置于钢体密封容器内,用高压泵将液体压入容器,使用液体均匀传递压力的特性,使弹性模具内的粉末体均匀受压。因而,冷等静约束压坯密度高,较均匀,力学功能较好,尺度大且形状杂乱,已用于棒材、管材和大型制品的出产。 ⑵热等静约束 把粉末压坯或装入特制容器内的粉末体置入热等静压机高压容器中,施以高温文高压,使这些粉末体被约束和烧结成细密的零件或材料的进程。在高温下的等静约束,可以激活分散和蠕变现象的发作,促进粉末的原子分散和再结晶及以极缓慢的速率进行塑性变形,气体为压力传递前言。粉末体在等静压高压容器内同一时刻饱尝高温文高压的联合效果,强化了约束与烧结进程,制品的约束压力和烧结温度均低于冷等静约束,制品的细密度和强度高,且均匀共同,晶粒细微,力学功能高,消除了材料内部颗粒间的缺点和孔隙,形状和尺度不受约束。但热等静压机报价高,出资大。热等静约束已用于粉末高速钢、难熔金属、高温合金和金属陶瓷等制品的出产。 3.粉末轧制 将粉末经过漏斗喂入一对旋转轧辊之间使其压实成接连带坯的办法。将金属粉末经过一个特制的漏斗喂入滚动的轧辊缝中,可轧出具有必定厚度、长度接连、强度适合的板带坯料。这些坯体经预烧结、烧结,再轧制加工及热处理等工序,就可制成具有必定孔隙度的、细密的粉末冶金板带材。粉末轧制制品的密度比较高,制品的长度原则上不受约束,轧制制品的厚度和宽度会遭到轧辊的约束;成材率高为80%~90%,熔铸轧制的仅为60%或更低。粉末轧制适用于出产多孔材料、冲突材料、复合材料和硬质合金等的板材及带材。 4.粉浆浇注 是金属粉末在不施加外力的情况下成形的,行将粉末加水或其它液体及悬浮剂调制成粉浆,再注入石膏模内,使用石膏模汲取水分使之枯燥后成形。常用的悬浮剂有聚乙烯醇、甘油、藻肮酸钠等,效果是避免成形颗粒集合,改进潮湿条件。为确保构成安稳的胶态悬浮液,颗粒尺度不大于5μm~10μm,粉末在悬浮液中的质量含量为40%~70%。粉浆成形工艺拜见本书6.2.2。 5.揉捏成形 将置于揉捏筒内的粉末、压坯或烧结体经过规则的模孔压出。依照揉捏条件不同,分为冷揉捏和热揉捏。冷揉捏是把金属粉末与必定量的有机粘结剂混合在较低温度下(40℃~200℃)揉捏成坯块;粉末热揉捏是指金属粉末压坯或粉末装入包套内加热到较高温度下压挤,热揉捏法可以制取形状杂乱、功能优秀的制品和材料。揉捏成形设备简略,出产率高,可取得长度方向密度均匀的制品。 揉捏成形能揉捏出壁很薄直经很小的微形小管,如厚度仅0.01mm,直径1mm的粉末冶金制品;可揉捏形状杂乱、物理力学功能优秀的细密粉末材料,如烧结铝合金及高温合金。挤约束品的横向密度均匀,出产接连性高,因而,多用于截面较简略的条、棒和螺旋形条、棒(如麻花钻等)。 6.松装烧结成形 粉末未经约束而直接进行烧结,如将粉末装入模具中振实,再连同模具一同入炉烧结成形,用于多孔材料的出产;或将粉末均匀松装于芯板上,再连同芯板一同入炉烧结成形,再经复压或轧制到达所需密度,用于制动冲突片及双金属材料的出产。 将置于揉捏筒内的粉末、压坯或烧结体经过规则的模孔压出。依照揉捏条件不同,分为冷揉捏和热揉捏。冷揉捏是把金属粉末与必定量的有机粘结剂混合在较低温度下(40℃~200℃)揉捏成坯块;粉末热揉捏是指金属粉末压坯或粉末装入包套内加热到较高温度下压挤,热揉捏法可以制取形状杂乱、功能优秀的制品和材料。揉捏成形设备简略,出产率高,可取得长度方向密度均匀的制品。 7.爆破成形 借助于爆破波的高能量使粉末固结的成形办法。爆破成形的特点是爆破时发作压力很高,施于粉末体上的压力速度极快。如爆破后,在几微秒时刻内发作的冲击压力可达106MPa(相当于107个大气压),比压力机上约束粉末的单位压力要高几百倍至几千倍。爆破成形约束压坯的相对密度极高,强度极佳。如用爆破约束电解铁粉,压坯的密度挨近纯铁体的理论密度值。 爆破成形可加工普通约束和烧结工艺难以成形的材料,如难熔金属、高合金材料等,还可约束普通压力无法约束的大型压坯。 除上述办法外,还有打针成形及热等静约束新技术等新的成形办法。

  粉末冶金和粉末喷涂介绍     粉末冶金 粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点,它已成为解决新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的作用。     粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能,而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品,如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等,是一种少无切削工艺。    (1)粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚,消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料(如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等)具有重要的作用。    (2)可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料,这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。    (3)可以容易地实现多种类型的复合,充分发挥各组元材料各自的特性,是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。    (4)可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品,如新型多孔生物材料,多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。    (5)可以实现净近形成形和自动化批量生产,从而,可以有效地降低生产的资源和能源消耗。    (6)可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料,是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。     我们常见的机加工刀具,五金磨具,很多就是粉末冶金技术制造的。 粉末冶金材料的应用与分类    (1)应用:(汽车、摩托车、纺织机械、工业缝纫机、电动工具、五金工具.电器.工程机械)等各种粉末冶金(铁铜基)零件。    (2)分类:粉末冶金多孔材料、粉末冶金减摩材料、粉末冶金摩擦材料、粉末冶金结构零件、粉末冶金工模具材料、和粉末冶金电磁材料和粉末冶金高温材料等。 粉末喷涂 粉末喷涂是用喷粉设备(静电喷塑机)把粉末涂料喷涂到工件的表面,在静电作用下,粉末会均匀的吸附于工件表面,形成粉状的涂层;粉状涂层经过高温烘烤流平固化,变成效果各异(粉末涂料的不同种类效果)的最终涂层;粉末喷涂的喷涂效果在机械强度、附着力、耐腐蚀、耐老化等方面优于喷漆工艺,成本也在同效果的喷漆之下。

  粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点,它已成为解决新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的作用。 粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能,而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品,如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等,是一种少无切削工艺。 (1)粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚,消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料(如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等)具有重要的作用。 (2)可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料,这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。 (3)可以容易地实现多种类型的复合,充分发挥各组元材料各自的特性,是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。 (4)可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品,如新型多孔生物材料,多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。 (5)可以实现净近形成形和自动化批量生产,从而,可以有效地降低生产的资源和能源消耗。 (6)可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料,是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。  我们常见的机加工刀具,五金磨具,很多就是粉末冶金技术制造的。

  (1) 信息范畴的粉末冶金材料 信息范畴的粉末冶金材料首要是指粉末冶金软磁材料,软磁材料详细 能够分为金属类材料和铁氧体材料2种。其间,呈现时刻比较早的是铁氧体磁性材料,这种材料的制作技能极为有限,现阶段只能经过粉末冶金技能进行制作。在金属中,铁以及铁的合金是制作金属软磁材料的首要来历,例如硅钢、磷铁和铁钴合金等。 在20世纪初,人们现已开端用磁性材料记载信息。1941年,人们开端用磁粉用作记载的前言材料。20世纪80 时代以来,人们不断对磁性记载材料进行研讨,扩大了新式磁记载材料的品种,也大大促进了磁记载技能的开展,滋生了磁性材料商场,商场对磁带以及计算机的磁性记载信息存储器的需求不断添加。这些磁性材料与传统的磁性材料有很大的不同,其首要的存在方式是:以粒子的方式存在于有机介质中;将磁粉堆积成为磁膜的状况后运用。别的,磁粉还许多用于出产磁头,磁头的首要功用是对现有的信息进行加工处理,详细表现为:榜首,记载音频、视频、文字资料;第二,对信息进行重读,依据需要进行回放;第三,能够抹除原有的信息,尤其是没有运用价值的信息。现在,铝硅铁合金和铝铁合金是制作磁头材料的首要磁性合金;别的,铁的氧化物也能够用现在,在制作高功用稀土永磁材 料过程中,粉末冶金技能占有着重要 的位置,运用这种技能能够制作出高功用钕铁硼,这种化合物在商场上大 受欢迎,不管是军用仍是民用商场都 有极大的需求量。 (2) 动力范畴的粉末冶金材料 动力材料是在动力范畴具有严峻效果的材料,能够对动力的开展有促进效果,对树立新动力系统有关键效果,能够满意节能新技能所需的一系列材料。这些材料依照必定的标准,能够分为储能材料、新动力材料2大类。氢能的运用根底就是氢能的储存和运送。在20世纪90时代,许多国家活跃对储氢材料进行研制。如美国储氢技能的研制经费占悉数氢能研讨经费一半以上,日本一次性的出资了50亿美元用于“新阳光方案”中氢能发电技能的研制。现阶段,储氢合金材料的品种较多,首要有稀土类、镁镍类以及钛铁类等。跟着化石燃料开采量的不断添加,地球动力日益干涸,这就迫切需要新式的替代动力。其间,核能是比较抱负的清洁动力,其开展潜力巨大,各国在核能范畴都不甘落后,纷繁加大研制力度,都想在国际动力商场上占有一席之地。据有关部门统计:到现在,核能的发电量现已占国际总发电量的20%左右。现在,国际核能技能日益老练,用于发电的核电堆是热中子堆,这类反应堆在运转过程中不会发作二次辐射污染,而且跟着运用量的添加,出产成本大幅度下降,报价也就较为低价,成为不少具有核能开发技能的国家竞相追捧的清洁动力技能之一。新动力材料关于新动力范畴的开展具有至关重要的效果,新动力材料的开发和运用能够促进燃料电池和太阳能电池的研制及推行。现阶段,新动力材料首要有硅类太阳能电池、核能等清洁动力,粉末冶金技能关于新动力材料的出产具有重要的效果。 (3) 生物范畴的粉末冶金材料 生物材料的研讨对社会有着巨大的效果,生物技能在高新技能中占有很大份额。我国已将生物材料列入国家战略方案,生物材料是未来首要的研讨目标。有些生物材料能够修正生物体的功用或许结构,这些材料就是生物医用材料。生物医用材料关于人类的身心健康有着重要的效果。在生物材料中,有一大批金属合金或许化合物就是粉末冶金材料。 从20世纪初,人们就开端用金属及合金作为医用生物材料,其间运用比较广泛的是运用生物材料替代人类骨骼。如人工关节和人工牙齿等,在外科手术中具有特殊的效果。不锈钢、钛和钛合金是在医学中运用比较多的金属材料,其间钛合金与人类骨骼具有生物类似性,具有类似的弹性,耐磨损以及耐腐蚀,是运用最多的1种金属材料。 生物陶瓷具有某些与人体类似的生理特征,因而,这种材料常被用来制成人工骨骼和牙齿,用这种材料部分或许全体替代人体的某些器官,增强身体的机能。生物陶瓷所具有的特殊生理行为就是其具有以下的特性:榜首,与原有的生物机体具有类似性,因而能够相交融,对生物体不会发作危害和影响,其根本功用和被替换的安排相匹配,具有较好的安排亲和性;第二,生物陶瓷不会引起机体的病变;第三,生物陶瓷有杰出的化学功用,有必定的强度和硬度,还要有较好的柔韧性和弹性,能够起到原有生物体的效果。依据生物陶瓷所发作的化学反应不同,其详细能够分为3类,榜首类是具有生物慵懒的生物陶瓷,这类首要有氧化铝和氧化锆等氧化物陶瓷,首要能够作为人工关节和负重骨骼运用;第二类是表面具有活性的生物陶瓷,这一类首要如生物活性微晶玻璃;第三类是可降解的生物陶瓷,这一类有石膏陶瓷和铝酸钙陶瓷等,在失效后不会对环境发作影响。 军事范畴用粉末冶金材料在军事工业中粉末冶金材料也具有重要的效果,能够大幅度进步武器装备的功用,因而,其在航空航天、武器制作等军事范畴被广泛运用。首要,航空航天工业对材料功用有着十分严厉的要求,不只要求材料具有相应的强度和硬度,还要求材料具有较高的稳定性,乃至对其耐高温、耐腐蚀功用也有严厉要求,这就要求材料有必要要有较高的归纳功用。在航空工业中,运用了许多的粉末冶金材料。这些粉末冶金材料首要有2种。榜首种是以减磨材料、防辐射材料等为代表的特殊功用材料,这类材料首要用在飞机及其他航天器的外表和机载设备上;另一种材料是高温、高强度材料,这种材料首要用在发起机上,能够进步发起机的寿数和功用。 20世纪70时代,美国运用粉末冶金技能制作的发起机零件,制作技能比较老练。1973年,美国在其F-104战斗机发起机上运用了粉末涡等13个零件,关于飞机尤其是战斗机发起机来说,运用粉末冶金涡和凝结涡轮叶片无疑是一种巨大的技能打破,使得F-104战斗机达到了国际领先的水平。20世纪末,美国普惠公司选用粉末冶金技能制作出了双功用粉末,并将其在美国的第5代战斗机F22的发起机上运用,大大进步了战斗机的机动性和灵活性。其次,核军工业自身的特性就导致了对核材料有着特殊的要求,有些金属特性只要粉末冶金技能才干完成,或许在选用粉末冶金技能后,材料的功用进一步进步。所以说,粉末冶金材料在核军工业中是1种不可或缺的材料。 关于新式的核反应堆,更需要加强其和安全,从源头上避免核辐射和核泄漏,这对核能的储能设备提出了更高的要求,选用粉末冶金技能制作储能设备,能够增强核反应堆的安全性,能够在事端发作后,在不需要任何动力的支撑下对反应堆冷却循环约5min,能够为处理事端供给名贵的时刻,乃至还能够有效地下降核辐射的严峻程度。

  粉末冶金是制取金属粉末,及采用成形和烧结工艺将金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)制成材料和制品的工艺技术。它是冶金和材料科学的一个分支学科。    粉末冶金制品的应用范围十分广泛,从普通机械制造到精密仪器;从五金工具到大型机械;从电子工业到电机制造;从民用工业到军事工业;从一般技术到尖端高技术,均能见到粉末冶金工艺的身影。

  本发明公开了一种粉末冶金多孔材料制造工艺。它包括混合备料、压制成型、烧结和切割等工序。它解决已有工艺制得的多孔材料存在贯通孔少,孔道曲折,孔的排布不能根据需要而设计等不足。其特点1.工艺简单、无污染;2.按该工艺制得粉末冶金多孔材料贯通孔多,孔道平直,又可根据需要进行排布等。用该工艺制得的粉末冶金多孔材料可用于制造分离、过滤、导流、限流、阻尼等元件。

  烧结是粉末冶金进程中最重要的工序。在烧结进程中,因为温度的改动粉末坯块颗粒之间发作粘结等物理化学改动,然后增加了烧结制品的电阻率、强度、硬度和密度,减小了孔隙度并使晶粒结构细密化。 一 . 界说 将粉末或粉末压坯通过加热而得到强化和细密化制品的办法和技能。 二 . 烧结分类 依据细密化机理或烧结工艺条件的不同,烧结可分为液相烧结、固相烧结、活化烧结、反响烧结、瞬时液相烧结、超固相烧结、松装烧结、电阻烧结、电火花烧结、微波烧结和熔浸等。 1 . 固相烧结 : 按其组元的多少可分为单元系固相烧结和多元系固相烧结两类。 单元系固相烧结 纯金属、固定成分的化合物或均匀固溶体的松装粉末或压坯在熔点以下温度(一般为肯定熔点温度的2/3一4/5)进行的粉末烧结。 单元系固相烧结进程大致分3个阶段: (1)低温阶段(T烧毛0.25T熔)。首要发作金属的回复、吸附气体和水分的蒸发、压坯内成形剂的分化和扫除。因为回复时消除了限制时的弹性应力,粉末颗粒直触摸面积反而相对削减,加上蒸发物的扫除,烧结体缩短不明显,乃至略有胀大。此阶段内烧结体密度根本坚持不变。 (2)中温阶段(T烧(0.4~。.55T动。开端发作再结晶、粉末颗粒表面氧化物被彻底复原,颗粒触摸界面构成烧结颈,烧结体强度明显进步,而密度增加较慢。 (3)高温阶段(T烧二0.5一。.85T熔)。这是单元系固相烧结的首要阶段。分散和活动充沛进行并挨近完结,烧结体内的很多闭孔逐渐缩小,孔隙数量削减,烧结体密度明显增加。保温必定时刻后,全部功用均到达安稳不变。 ( 2 )多元固相烧结: 组成多元系固相烧结两种组元以上的粉末系统在其中低熔组元的熔点以下温度进行的粉末烧结。 多元系固相烧结除发作单元系固相烧结所发作的现象外,还因为组元之间的彼此影响和作用,发作一些其他现象。关于组元不彼此固溶的多元系,其烧结行为首要由混合粉末中含量较多的粉末所决议。如铜一石墨混合粉末的烧结首要是铜粉之间的烧结,石墨粉阻止铜粉间的触摸而影响缩短,对烧结体的强度、耐性等都有必定影响。关于能构成固溶体或化合物的多元系固相烧结,除发作同组元之间的烧结外,还发作异组元之间的互溶或化学反响。烧结体因组元系统不同有的发作缩短,有的呈现胀大。异分散对合金的构成和合金均匀化具有决议作用,全部有利于异分散进行的要素,都能促进多元系固相烧结进程。如选用较细的粉末,进步粉末混合均匀性、选用部分预合金化粉末、进步烧结温度、消除粉末颗粒表面的吸附气体和氧化膜等。 2. 活化烧结: 是指选用物理或化学的手法使烧结温度下降、烧结时刻缩短、烧结体活化烧结功用进步的一种粉末冶金办法.活化烧结工艺分为物理活化烧结工艺和化学活化烧结工艺两大类。 物理活化烧结: 物理活化烧结工艺有依托周期性改动烧结温度、施加机械振动、超声波和外应力等促进烧结进程。 化学活化烧结工艺: (1)预氧化烧结。 (2)改动烧结气氛的成分和含量。(3)粉末内增加微量元素。(4)运用超细粉末、高能球磨粉末进行活化烧结。活化烧结首要用于钨、钼、铼、铁、钽、钒、铝、钛和硬质化合物材料等的烧结。 活化烧结进程烧结进程是一个物理化学反响进程,其烧结反响速度常数K可用下式表明[1]:K=AexP(-Q/RT)式中A为包含反响原子磕碰的“频率要素”在内的常数;Q为烧结进程活化能;T为烧结温度。由上式能够看出,进步烧结温度T、下降烧结活化能Q和增大A值均可进步烧结速度。活化烧结是指下降烧结活化能Q的烧结办法。 完成办法活化烧结 首要是从3个方面来完成的:(1)改动粉末表面状况,进步粉末表面原子活性和原子的分散才能。(2)改动粉末颗粒触摸界面的特性,以改进原子分散途径。 (3)改进烧结时物质的搬迁办法。 [2] 活化剂的挑选原则(1).活化剂在烧结进程中构成低熔点液相(2).活化剂在基体中的溶解度应低,而基体组元在活化剂中的溶解度要大。(3).活化剂应在烧结进程中偏聚在基体颗粒之间,为基体组元间的物质搬迁供给通道。 三 . 烧结气氛 为了操控周围环境对烧结制品的影响并调整烧结制品成分,在烧结中运用以下几类不同功用的烧结气氛: 1.氧化性气氛,包含纯氧、空气、水蒸气等,用于贵金属的烧结,氧化物弥散强化材料和某些含氧化物质点电触摸材料的内氧化烧结以及预氧化活化烧结; 2.复原性气氛,包含氢、分化、煤气、转化天然气等,用于烧结时复原被氧化的金属及维护金属不被氧化,广泛用于铜、铁、钨、钼等合金制品的烧结中; 3.慵懒或中性气氛,包含氮、氩、氦及线.渗碳气氛,即CO,CH4及其他碳氢化合物的气体,关于铁及低碳钢具有渗碳作用; 5.渗氮气氛,即NH。以及关于某些合金系而言的N2。关于不同合金,上述分类能够有改动。在烧结进程中,在不同阶段或许选用不同的气氛。 四 . 烧结防氧化 假如是气氛烧结,首要操控气氛的露点,露点太高表明气氛水分含量高,会发作氧化。假如是真空烧结,首要操控真空度,保证炉子的密封功用 五.烧结准则 烧结准则包含升温、高温烧结、冷却等几个部分。在烧结时,依据需要,能够选用快速升温,也能够选用慢速升温;能够直接升温到最高烧结温度,也能够分阶段逐渐升温,如在需预烧或脱除成形剂和润滑剂时的状况,烧结温度和保温时刻由金属特性和制品尺度决议。冷却也有慢冷、快冷和淬火等几种状况。 六 . 粉体的改动 在烧结进程中,粉末体发作以下一系列改动:表面吸附的水分或气体蒸发或分化;应力松懈;发作回复和再结晶;原子在颗粒表面、晶界或晶内分散,使颗粒间的结合由机械结合逐渐转变为冶金结合,化学组分均匀化;在有液相存在时,发作颗粒重排,固相物质的溶解和分出,液相网络供给一物质输运的快速通道。在这些进程的归纳作用下,能获得满意必定物理、化学和几许特性要求的材料或零件。 七.烧结影响要素 烧结进程受许多要素影响,它们可分为3类 第1类与材料的温度特性有关,包含自在表面能、界面能和体积自在能,以及点阵、晶界、表面分散系数等。 第2类为粉体特性,包含有用触摸面积、表面活性、体积活性、触摸面取向等。 第3类为外部要素,包含烧结气氛、烧结温度、烧结保温时刻、升温及降温速度、颗粒表面层附层状况等。 八 . 烧结设备 常用的烧结设备有箱式炉、管式炉、马弗炉、碳管炉、感应炉、推舟炉、带式炉、辊式炉、反射炉等,分接连式、半接连、接连式等几类。选用的加热办法有电阻加热,以镍铬合金、铁铬铝合金、钨、钼、碳化硅、硅化钼等作为发热元件。还能够用碳管来通电发热,有时也运用坯块自身的电阻。感应加热的运用也很遍及。除电能外,天然气、燃油、煤亦可作为加热动力。依据对温度、升降温速度、气氛、出产的接连与否等要求,挑选烧结炉及加热办法。 九.烧结时刻的断定 应该依据不同不同的原料来断定烧结的时刻和温度,温度大概在它们熔点的80%左右。 十.举例 粉末冶金高速钢,简称粉冶高速钢,或PM高速钢。选用粉末冶金办法(雾化粉末在热态下进行等静压处理)制得细密的钢坯,再经锻、轧等热变形而得到的高速钢型材,简称粉末高速钢。粉末高速钢安排均匀,晶粒细微,消除了熔铸高速钢难以避免的偏析,因而比相同成分的熔铸高速钢具有更高的耐性和耐磨性,一起还具有热处理变形小、锻轧功用和磨削功用杰出等长处。粉末高速钢中的碳化物含量大大超越熔铸高速钢的答应规模,使硬度进步到HRC67以上,然后使耐磨功用得到进一步进步。假如选用烧结细密或粉末铸造等办法直接制成外形尺度挨近制品的刀具、模具或零件的坯件,更可获得省工、省料和下降出产成本的作用。粉末高速钢的报价尽管高于相同成分的熔铸高速钢,但因为功用优越、运用寿命长,用来制作贵重的多刃刀具如拉刀、齿轮滚刀、铣刀等,仍具有明显的经济效益。 长处 粉末冶金高速工具钢因为其制作工艺的共同性, 与铸锻高速钢比较, 具有一系列优异功用: 1) 无偏析, 晶粒细微, 碳化物细微;2) 热加工性好;3) 可磨削性好;4) 热处理变形小;5) 力学功用(耐性, 硬度, 高温硬度)佳;6)扩展了高速钢合金含量, 发明了新的超硬高速钢7) 扩展了运用范畴 十一 . 粉末冶金材料和制品的往后开展方向: 1、有代表性的铁基合金,将向大体积的精细制品,高质量的结构零部件开展。 2、制作具有均匀显微安排结构的、加工困难而彻底细密的高功用合金。 3、用增强细密化进程来制作一般含有混合相组成的特殊合金。 4、制作非均匀材料、非晶态、微晶或许亚稳合金。 5、加工共同的和非一般形状或成分的复合零部件。

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